混色光是由眾多不同波長(zhǎng)光線組成的，我們稱(chēng)之為光譜。所有不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光重疊在一起，形成白光。人類(lèi)肉眼可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍從400nm(藍(lán)光)到700nm(紅光)。通過(guò)透鏡，不同顏色的光不會(huì)聚焦到同一個(gè)點(diǎn)上。這種現(xiàn)象稱(chēng)為色差透鏡錯(cuò)誤或者叫色差透鏡偏差。

　　

　　一面單透鏡的色差造成對(duì)不同波長(zhǎng)的色光產(chǎn)生了不同的焦距

　　

　　對(duì)于消色差雙合透鏡而言，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)近似具有相等的焦距

　　

　　具有抵消色散屬性的衍射光學(xué)器件可以用來(lái)矯正色差

　　

　　而光譜共焦傳感器光譜共焦測(cè)量方法恰恰利用這種物理現(xiàn)象的特點(diǎn)。通過(guò)使用特殊透鏡，延長(zhǎng)不同顏色光的焦點(diǎn)光暈范圍，形成特殊放大色差，使其根據(jù)不同的被測(cè)物體到透鏡的距離，會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)波長(zhǎng)的光聚焦到被測(cè)物體上。通過(guò)測(cè)量反射光的波長(zhǎng)，就可以得到被測(cè)物體到透鏡的距離。這一過(guò)程與攝影器材通過(guò)各種方法消減色差的過(guò)程正好相反。

　　

　　為了得到上述特殊的色差，需要在傳感器探頭內(nèi)使用若干特殊透鏡，用來(lái)根據(jù)所需量程將光線分解。zui后使用一個(gè)凸透鏡，將傳感器探頭射出的光線聚攏在一條軸線上，形成所謂的焦點(diǎn)軸線。如果不使用凸透鏡，傳感器探頭射出的光將分散開(kāi)來(lái)，測(cè)量也就無(wú)法進(jìn)行了。

　　

　　使用光譜共焦測(cè)量技術(shù)，可以得到超高分辨率。納米級(jí)分辨率源于上述經(jīng)過(guò)特殊處理得到的加長(zhǎng)光譜范圍。由于采用檢測(cè)焦點(diǎn)的顏色，得到距離信息，光譜共焦傳感器可以采用非常小的測(cè)量光斑，從而允許測(cè)量非常小的被測(cè)物體。這也意味著，即使被測(cè)表面有非常輕微的劃痕，也逃不過(guò)光譜共焦傳感器的眼睛。

　　

　　由于光譜共焦傳感器的光路非常緊湊和集中，使其非常適合測(cè)量鉆孔結(jié)構(gòu)。而其他測(cè)量方式，如激光三角反射式測(cè)量，對(duì)于小孔往往無(wú)能為力，因?yàn)樾】仔纬傻年幱皶?huì)遮擋反射光的光路，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。

　　

　　另一種非常適合光譜共焦傳感器的應(yīng)用是測(cè)量多層透明材料的厚度。與其他測(cè)量方法不同，光譜共焦傳感器在測(cè)量這種物體時(shí)，僅需要一支探頭就可以完成測(cè)量。